Ku и Ka диапазоны спутниковой связи: в чём разница и преимущества

Ku диапазон был освоен ранее, чем частоты Ка-зоны. На данный момент практически все частоты в диапазоне 12−19 ГГц заняты малыми спутниковыми станциями (VSAT-сетями) и телевещанием. Взрывное развитие интернет-ресурсов потребовало расширения диапазона. Этим и было вызвано появление на рынке систем High-Throughput Satellite (HTS), специализированных под работу с частотами Ка-зоны.

Разница между Ka и Ku диапазонами не только в частотах. Они имеют разные свойства относительно производительности, зоны покрытия, гибкости, надёжности, стоимости. Подробнее все характеристики рассмотрим далее в статье.

Оборудование HTS даёт мощные сигналы и обладает хорошей пропускной способностью. Появившиеся в 1980-х годах HTS-системы дали толчок для активного освоения провайдерами широкополосного доступа.

Спутники указанного типа имеют приёмопередающие устройства (транспондеры) с ёмкостью до 100 МГц. HTS-спутники передают «коридором» узконаправленные лучи. Это позволяет сигналам покрывать определённую территорию. Для получения такого луча подходят антенны небольших размеров. Даже при малом диаметре они улавливают сигнал без искажений.

Технологии HTS-систем предполагают разделение территорий на участки, каждый из которых покрывается определённым лучом. Обычно спутник испускает 50 лучей, на каждый из которых приходится по два процента территории, входящей в зону действия HTS-системы.

Преимущества узкого луча по сравнению со стандартным:

• Для повышения эффективности передачи сигнала можно повторно использовать частоты;
• Демонстрация более высоких показателей производительности.

Современные HTS-спутники используют диапазоны Ku и Ка. Иначе говоря, их оборудование универсально и может работать в обеих частотных зонах.

Как уже упоминалось выше, преимущества и недостатки Ku band и Ka band проявляются в зависимости от задач, которые надо решать пользователю.

HTS-технологии можно применять для обеспечения:

• Непрерывной работы приложений, имеющих большой «вес»;
• Просмотра видео в высоком разрешении;
• Высокоскоростного доступа к интернету.

Каждый из радиодиапазонов даёт такие возможности. Однако есть нюансы.

Для приёма сигнала в Ku диапазоне с широкими контурными лучами используются антенны с диаметром от 120 см и более. По сравнению с Ка диапазоном скорость приёма и передачи ниже. Если говорить о приёме данных, то речь идёт о 20−50 Мбит/с, что касается передачи, то это от 1 до 3 Мбит/с.

Ka диапазон с его узконаправленными лучами имеет более высокие показатели мощности сигнала. Из-за малого размера сечения луча энергетические параметры превосходят показатели Ku band на 5−10 дБ. Для приёма такого сигнала требуется спутниковая антенна с диаметром от 70 до 90 см, а скорость приёма и передачи составляет, соответственно, до 100 Мбит/с и 10 Мбит/с.

На рынке в большей степени присутствуют системы, работающие в Ku радиодиапазоне. Их много, и они достаточно дёшевы. Этого нельзя сказать о работающих в Ka band VSAT-системах. Они представлены в меньшей степени. Небольшая численность предложений в этом сегменте и уровень востребованности у потребителей делает эти системы более дорогим вариантом спутникового вещания. Со временем на рынке появится больше производителей оборудования для Ка диапазона, что приведёт понижению стоимости таких систем.

Используемый в спутниковом телевидении Ku диапазон радиочастот даёт большую зону покрытия, чем Ка диапазон. Масштабность охвата обеспечивается использованием большого числа потоков.

Узкие лучи действующие в Ka диапазоне спутников охватывают меньшую площадь. Если представить, что охват Ku band — это величина в 100%, то Ka band покроет лишь до 15% от охвата «конкурента».

При сравнении передачи сигналов в двух диапазонах по количеству помех проигрывает Ка band. Из-за того, что его волны имеют меньшую длину, передаваемый сигнал более подвержен влиянию помех (особенно при осадках).

Впрочем, с этим недостатком можно справиться за счёт установки дополнительных приёмопередающих устройств. Также, наличие помех практически не мешает потребителю. А вот для корпоративных пользователей, нуждающихся в спутниковой связи с высокой надёжностью, такой минус является значимым.

Рынок услуг HTS-систем активно развивается. Его особенность — это долгосрочность инвестиций.

Стандартный срок службы спутниковых систем составляет десять лет. За более длительный период они морально устаревают, поскольку рынок спутниковых услуг связи постоянно меняется. Это связано со следующими глобальными факторами:

• Переменами в международных отношениях, оказывающими воздействие на систему спутникового вещания;
• Появлением новых данных о геологических особенностях Земли;
• Нововведениями в судоходстве и так далее.

Спутниковые системы связи вынуждены оперативно подстраиваться под происходящие изменения. Причём, HTS-системы, использующие оба диапазона, реагируют быстрее, чем те, которые работают только в Ka диапазоне. Подобное положение дел объясняется наличием в двухдиапазонных спутниках функции резервирования каналов. Она позволяет переориентировать системы на передачу более длинных радиоволн.

Большинство сервисов, работающих в Ка диапазоне, при аварии на HTS‑спутниках теряют от одного до нескольких лучей. Это оставляет без покрытия десятки тысяч квадратных километров. Исправить ситуацию помогает переключение на другие спутники, осуществляющие передачу в Ku диапазоне. Однако этот процесс затрудняется необходимостью использования дополнительного оборудования.

Поэтому, быстрее аварии исправляются в системах, использующих Ku диапазон. Ведь при вынужденном переходе таких систем на другой радиодиапазон не требуется подключение вспомогательного оборудования.

Для выравнивания цен на вещающие в двух диапазонах системы применяется следующий подход: в HTS одновременно используют большое число лучей, что позволяет множественными узкими сегментами создавать обширную зону покрытия. При такой работе система, функционирующая в рамках Ка диапазона, может конкурировать с охватом территории, обеспечиваемой системами Ku диапазона.

Востребованность Ka и Ku диапазонов напрямую зависит от местонахождения пользователя и стоящих перед ним задач. Например, для промышленных предприятий, в производственных процессах которых необходимо наличие стабильной спутниковой связи, рекомендуется подключиться к спутниковому вещанию в Ku диапазоне. А для покрытия персональных потребностей достаточно систем Ка диапазона, отличающихся низкими требованиями к пропускной способности канала доступа в интернет.

Свежие технологические решения обеспечения коммуникации появляются на регулярной основе как в Ku диапазоне, так и в Ка диапазоне. Оба вида имеют перспективы в сфере обслуживания пользователей за счёт дальнейшего развития спутниковой связи.

В то же время, предоставление услуг спутниковой связи имеет ограничения по диапазону радиоволн. Это повышает ценность ресурса и заставляет участников рынка (операторов и провайдеров) искать оптимальные решения для максимального удовлетворения потребностей клиентуры при бережном использовании имеющихся в их распоряжении возможностей спутниковой связи.